HART現場總線 - 泓格HART系統整合解決方案
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HART協議 (全名Highway Addressable Remote Transducer, 高速可尋址遠程傳感器),用於現場智慧儀錶和控制端間的一種全球標準通信協議,該協議目前向所有用戶免費開放,註冊商標和版權為HART通訊基金會(HCF)所有。HART協議採用基於Bell202標準的FSK頻移鍵控信號,在4mA~20mA訊號上疊加幅度為0.5mA的數位訊號來進行雙向數位通訊,通訊傳輸鮑率為1200 bps,數位訊號用兩個頻率表示:1200Hz 代表邏輯’1’,2200Hz 代表邏輯’0’,如下圖所示,是同時具有類比和數位兩種訊號的傳輸功能,因此使用者可獲得更多現場儀錶資訊 (如:組態、診斷、校準和維護等各種資訊),在經過近20年的發展,HART協議技術在國外已經十分成熟,並已成為全球智慧型儀器表的工業標準,目前已實際應用在各種大型工控環境,如:匈牙利的多瑙河煉油廠、美國大型的熱電聯產廠、日本鹿島的三菱化學工廠、委內瑞拉的大型油田、阿普爾頓造紙廠等。
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泓格科技在HART總線領域上已深耕多年,目前已開發多種HART相關功能產品,包含各種轉換器/閘道器/IO模組等,因此,透過選擇適當的泓格HART總線產品,使用者可輕鬆管理、整合HART總線設備間之資料交換及傳遞。
(1) HART訊號轉換器(Converter):
能在多種訊號傳輸介面(如: COM、USB、Ethernet)之間,擔任HART實體總線的溝通聯結角色,是建立複雜網路結構時的重要基礎單元,此外,泓格亦提供HART轉光纖轉換器,可透過光纖來延長HART通訊距離,及HART轉類比訊號轉換器,將HART數位訊號資料轉成類比電流輸出,並同時具備HART通訊監視功能,在緊急狀態
發生時,自動觸發模組內建繼電器來啟動或關閉設備運作,降低災害發生。
(2) HART協定轉換閘道器(Gateway):
可快速整合HART設備至不同通訊協定(如: Modbus、PROFIBUS)之控制網路。
(3) HART I/O模組:
可用來同時存取HART設備之類比及數位資訊,輕易完成HART總線控制系統。
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泓格HART轉換器系列產品:
模組名稱 |
I-7547
(Ethernet to HART) |
I-7567
(USB to HART) |
I-7570
(Serial to HART) |
模組圖片 |
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控制端通訊介面 |
Ethernet |
USB |
RS-232
RS-422
RS-485 |
HART通道數量 |
4 |
1 |
1 |
訊號隔離 |
500 Vrms |
2500 Vrms |
2500 Vrms |
DC/DC隔離 |
3000 VDC |
3000 VDC |
3000 VDC |
控制端通訊協定 |
HART |
HART |
HART |
支援驅動 |
None
(支援 VxComm) |
Win2K/XP
Win7(32/64bit) |
None |
電源供應方式 |
10 ~ 30 VDC |
USB |
10 ~ 30 VDC |
250Ω迴路電阻 |
Jumper調整 |
Jumper調整 |
Jumper調整 |
免費軟體工具 |
HC_Tool |
HC_Tool |
HC_Tool |
泓格HART轉換器產品應用:
(1)免費軟體工具 : (HC_Tool)
透過泓格所提供之HART轉換器免費軟體工具(HC_Tool),使用者可執行掃描功能,來得知目前HART網路上之HART儀錶數量,並能針對每個HART儀錶進行資訊存取及參數設定,來達成HART設備快速檢修/維護之目的,亦支援HART封包記錄及解析功能。
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(2)整合HART OPC Server :
HART基金會(簡稱HCF),其網站提供HART OPC Server (30天試用版),透過HART OPC Server,使用者可輕易地將HART設備資訊,與應用程式作整合,如圖控軟體(InduSoft)。
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(3)支援FDT (Field Device Tool) 軟體工具 :
FDT (Field Device Tool, 現場設備工具) 是一個將控制系統端及現場設備端間之通訊及組態資料交換介面標準化的技術規範,目前ABB、E+H、Siemens和YOKOGAWA等近百家廠商都提供支持FDT技術的設備產品,因此FDT所支援的設備可互操作性功能,讓任何設備,不論它的供應商,設備類型和通信協議,都能通過標準化FDT技術來進行組態,操作和維護,而泓格所提供之HART轉換器(包含I-7547 / I-7567 / I-7570)均支援FDT軟體工具,因此使用者可輕鬆地快速建構HART即時的監控及組態系統。
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泓格HART 閘道器系列產品:
模組名稱 |
HRT-710
(Modbus/HART Gateway) |
HRT-711
(MBTCP/HART Gateway) |
GW-7557
(PROFIBUS/HART Gateway) |
模組圖片 |
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控制端通訊介面 |
RS-232
RS-422
RS-485 |
Ethernet |
RS-232 |
HART通道數量 |
1 |
1 |
4 |
訊號隔離 |
2500 Vrms |
2500 Vrms |
2500 Vrms |
DC/DC隔離 |
3000 VDC |
3000 VDC |
3000 VDC |
控制端通訊協定 |
MB/RTU
MB/ASCII |
MB/TCP |
DP-V0 |
支援驅動 |
None |
None |
None |
電源供應方式 |
10 ~ 30 VDC |
10 ~ 30 VDC |
10 ~ 30 VDC |
250Ω迴路電阻 |
Jumper調整 |
Jumper調整 |
Jumper調整 |
免費軟體工具 |
HG_Tool |
HG_Tool |
PH_Tool |
泓格HART 閘道器產品應用:
(1)免費軟體工具 : (HG_Tool / PH_Tool)
透過泓格所提供之HART閘道器免費軟體工具,使用者可快速地將HART儀錶資訊,自動對應至Modbus位址,並將設定檔存檔,載入至其它閘道器模組,快速完成大量配置,同時亦提供HART通訊狀態故障檢測功能,確保整體HART網路通訊正常,簡易操作三步驟完成HART資訊整合。
(1) 加入HART設備至HART閘道器模組 (如: HRT-710)。
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(2) 確定HRT-710模組已正確讀取到HART設備資料。
(3) 由Modbus通訊讀取HART設備CMD 3資料。
(2)廢水處理應用案例 : (採用E+H之HART流量計)
[1] 原始系統: 由下方PC主機採用FDT軟體,進行HART儀錶資訊讀取及參數設定。
[2] 擴充功能: 加入HRT-710將原本HART資訊,透過Modbus通訊整合至上方圖形監控軟體。
(3)整合RS-232硬體介面之HART通訊設備 : (MCU900)
需求: 此MCU900之HART設備,硬體介面為RS-232,而軟體通訊協定為HART協定,使用者想透過Modbus來整合設備資訊至SCADA系統。
解法: 採用以下硬體架構,即可達成。
[1] 先使用I-7570將MCU900設備之RS-232介面轉成HART介面。
[2] 再使用HRT-710或HRT-711將HART通訊協議,轉成MB/RTU或MB/TCP通訊協議。
[3] SCADA端即可透過Modbus通訊,來整合MCU900設備資料至SCADA監控系統。
- 泓格 HART I/O 系列產品:
模組名稱 |
I-87H17W
(HART AI) |
I-87H24W
(HART AO) |
模組圖片 |
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控制端通訊介面 |
RS-485 |
RS-485 |
HART通道數量 |
8 |
4 |
訊號隔離 |
2500 Vrms |
2500 Vrms |
DC/DC隔離 |
3000 VDC |
3000 VDC |
控制端通訊協定 |
DCON |
DCON |
支援驅動 |
None |
None |
電源供應方式 |
10 ~ 30 VDC |
10 ~ 30 VDC |
250Ω迴路電阻 |
內建 |
內建 |
免費軟體工具 |
API / Demo |
API / Demo |
泓格HART I/O產品應用:
(1)瓦斯天然氣管線壓力檢測系統:
一般瓦斯天然氣輸送至用戶過程中,須經由長途輸氣管線來運輸,而管線內之壓力會由高壓降成中壓,再降成低壓,最後再輸送至用戶家庭,因此在如此長途的輸送過程中,若管線有所破裂而無法得知,將會造成瓦斯公司極大損失,甚至更嚴重的會導致公安意外發生,所以嚴格控管瓦斯運輸管線之壓力即為瓦斯公司最重要的任務,該公司使用HART總線壓力計來達成穩定量測及設備易維護之方式來實現,並採用泓格XPAC-8000控制器搭配I-87H17W之8通道HART AI模組來快速擷取多台HART壓力計資訊,並透過網路方式回傳至控制中心,來達到所有輸送管線壓力集中監控之目的。
泓格HART總線產品整體應用架構:
由下列圖表,使用者可了解HART總線的應用架構,並清楚泓格HART模組在HART通訊網路中所扮演的角色。
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更多HART資源:
泓格科技之HART網頁,提供HART總線介紹及完整的HART產品資訊,使用者能在各種HART產品網頁上找到更詳細的資訊,如產品規格、型錄、操作手冊... 等等,請參考以下連結:
http://www.icpdas.com/products/Remote_IO/can_bus/hart_series.htm